Sandbox reserved 353

אצטיל כולין אסתראז
כתבו: רות ולדמן, ירדן קדמי, ג'ואד אגבריה וכנעאני יאסין. דף זה נכתב במסגרת קורס להכשרת מורים מובילים בכימיה 2010-2011 בהנחיית ד"ר יעל שורץ וד"ר דבורה קצביץ מחלקה להוראת המדעים,מכון ויצמן 

הסבר כללי על אצטיל כולין אסתראז
 אצטיל כולין אסתראז הוא אנזים מפתח במערכת עצבים של בעלי חיים. האנזים מבצע פרוק מהיר של - מתווך עצבי (נוירוטרנסמיטור) אצטיל כולין, ועל ידי כך מסיים את העברה העצבית בסינפסה. אצטיל כולין משוחרר בכל סינפסה בה תא עצב מסתיים ברקמת שריר שלד. על רקמת השריר יש קולטנים (רצפטורים )המופעלים על ידי האצטיל כולין. הפעלת הקולטנים גורמת להתכווצות השריר. אצטיל כולין אסתראז הוא אנזים המופרש מהשרירים אל הנוזל החוץ תאי ומפרק באמצעות הידרוליזה את האצטיל כולין לאצטיל וכולין, ובכך מונע הצטברות יתר של אצטיל כולין שעלולה לגרום לפגיעה בגוף.





המבנה הכימי של אצטיל כולין אסטראז


 מבנה ראשוני- רצף של חומצות אמיניות ומיקום קשרי דו-גופרית הם הקובעים את המבנה הראשוני של החלבון. המבנה השניוני - מתבטא בהתקפלות השרשרת הפוליפפטידית לצורות מרחביות בעלות מבנה מחזורי. קיימים שני מבנים שניוניים עיקריים : סליל אלפא ומשטח ביתא. המבנה השלישוני הוא כדורי ז"א מאורגן בצורה מעוגלת, בניגוד לחלבונים סיביים (כגון קולגן). הוא מסיס במים, מסיסות זו נובעת מכך שהשרשרת המרכיבה אותם מקופלת כך שהקבוצות ההידרופוביות מצויות בתוך המבנה הכדורי , בעוד שהקבוצות ההידרופיליות מצויות על פני שטח החלבון.



האתר הפעיל של האנזים


האתר הפעיל קבור בתחתית נקיק עמוק וצר. פעילות האנזים מהירה מאוד. באתר הפעיל יש שלוש חומצות אמיניות סרין, היסטדין וגלוטאמין. הסובסטרט אצטיל כולין נכנס לאנזים ונקשר ישירות בקשר קוולנטי לחומצה האמינית סרין, לאחר הקישור מתבצעת הידרוליזה שלו לאצטיל ולכולין



דוגמאות למעכבים של האנזים


גז עצבים
 גזי עצבים משבשים את העברת המסרים מתאי העצב לתאי השריר, וגורמים לאבדן השליטה על השרירים , דבר המוביל, בסופו של דבר למוות. הגז מפריע לפעילותו של האנזים אצטיל כולין אסתראז. עקב כך האצטיל כולין פועל ללא הפסקה, דבר המתבטא בהתכווצות מתמדת של כלל השרירים בגוף. החומרים המשתייכים לקבוצת הזרחנים האורגניים מתקשרים באופן בלתי הפיך לאנזים אצטיל כולין אסתראז ומעכבים את פעילותו. טיפול נפוץ בגז עצבים הוא באטרופין. האטרופין מסוגל לחסום קולטנים של אצטיל כולין ולפיכך הוא מהווה תרופה לגז עצבים. צוות מדענים ממכון ויצמן הצליח לפתח אנזים אשר מפרק את גז העצבים ביעילות, עוד בטרם הספיק לגרום נזק לעצבים ולשרירים. מאמר על הפיתוח של מכון ויצמן



ארס של נחש גרין ממבה
<p dir='rtl'> חומר נוסף שמעכב את פעולתו של האנזים נמצא בארס של הנחש גרין ממבההחי ביבשת אפריקה. ארס הממבה הירוקה הוא קטלני לבני אדם ובעלי חיים ומכיל רעל עצבים. <scene name='Sandbox_reserved_358/Snake_and_ache/1'>רעל עצבים חוסם את הדרך לאתר הפעיל וכך הסובסטרט אצטיל כולין לא יכול להיכנס.

<p dir='rtl'>

הקשר בין אלצהיימר ואצטיל כולין אסתראז
<p dir='rtl'> מחלת האלצהיימר פוגעת במערכת העצבים המרכזים דרך התנוונות של תאי עצב. המחלה פוגעת בכעשרה אחוזים של אוכלסיית הזקנים ועדיין אין תרופה. היא פוגעת בזיכרון ובתפקודים קוגניטיביים אחרים. בקרב חולי אלצהיימר תאי עצב המייצרים אצטיל כולין נוטים להידרדר, לכן החולים במחלה סובלים ממחסור באצטיל כולין. ככל שמיוצר פחות אצטיל כולין, כך אבדן הזכרון בקרב החולים גדול יותר. לכן תרכובות שמעכבות את פעולת האצטין כולין אסתראז יכולות להעלות את רמות האצטיל כולין בחולי אצלציימר,ומחקרים אכן הראו שמעכבי אצטיל כולין אסתראז שיפרו את היכולות הקוגניטביות של חולי אלצהיימר בשלבים מוקדמים של המחלה.

<p dir='rtl'>

דף עבודה לתלמידים
<p dir='rtl'>[[media:דף עבודה אצטיל כולין אסתרטאז.doc ]]

<p dir='rtl'>

מודלים נוספים
מצ"ב סצנות נוספות שנוצרו במסגרת דף זה. כותבים נוספים מוזמנים להוסיף מידע ולשזור סצנות אלו בטקסט עפ"י הבנתם

<scene name='Sandbox_reserved_353/Aceh_1/1'>מבנה האצטיל כולין אסטראז

<scene name='Sandbox_reserved_353/Aceh_2_hp/2'>חומצות אמינו קוטביות ולא קוטביות

<scene name='Sandbox_reserved_353/Aceh_3_active_site/6'>אתרים פעילים

<scene name='Sandbox_reserved_353/Pail/1'>אתרים פעילים

<scene name='Catalase_(Hebrew)/Pail/2'>אתר פעיל

<scene name='Sandbox_reserved_358/Active_site_with_acetylcholine/1'>האתר הפעיל עם הסובסטרט אצטיל כולין

<scene name='Sandbox_reserved_358/Green_mamba_venum_with_ache/1'>קישור בין ארס הנחש לאנזים אצטיל כולין אסתראז

תעלות מובילות אל <scene name='Catalase_(Hebrew)/Pail/1'>אתרים פעילים החלבון. כל <scene name='Catalase_(Hebrew)/Pail/2'>אתר פעיל מכיל קבוצת הם הנקשרת לשלוש חומצות אמיניות (מסומנות בצהוב).